探究使用定滑轮和动滑轮的特点实验目的:使用定滑轮和动滑轮的特点
实验原理:用弹簧测力计测出物体受到的重力,再测出通过滑轮使物体保持平衡的力,比较它们的大小和方向的关系
实验器材:滑轮、弹簧测力计、钩码、线、铁架台
实验步骤:实验一、探究使用定滑轮的特点1.按如图1所示方式组装定滑轮
图12.在定滑轮的左侧挂钩码,右侧竖直向下拉弹簧测力计,使钩码保持平衡
观察比较弹簧测力计示数与钩码所受重力的关系
(将实验数据记录在表中)3.改变弹簧测力计拉力的方向,再进行观察和比较
4.改变钩码的个数,重做上述实验
实验次数钩码所受的重力F2/N弹簧测力计的示数F1/N1235.分析表中的数据,得出的结论是:使用定滑轮不能省力,但可以改变动力的方向
实验二、探究使用定滑轮的特点1.按如图2所示方式组装动滑轮
图22.竖直向上拉弹簧测力计,使钩码保持平衡状态,读出弹簧测力计示数,观察比较弹簧测力计示数与钩码所受重力的关系
(将实验数据记录在表中)3.改变钩码的个数,重做上述实验
实验次数钩码所受的重力F2/N弹簧测力计的示数F1/N1234.分析表中的数据,得出的结论是:使用动滑轮能省力,但不能改变动力的方向
分析评估:通过对定滑轮和动滑轮的杠杆变形分析,理解定滑轮不省力而动滑轮省一半力的结论
如图3(a)所示是一个定滑轮的杠杆变形示意图
假定在某一瞬间滑轮静止不动,定滑轮的轴心为支点(支点不动),动力、阻力作用点分别在绳子与轮相切的圆周边缘
显然,动力臂、阻力臂都等于圆的半径,根据杠杆平衡条件,故F=G,即使用定滑轮不省力
图3如图3(b)所示是一个动滑轮的杠杆变形示意图
假定在某一瞬间滑轮也静止不动
支点在一边绳子与轮相切的位置,支点上下移动,而动力作用点在绳子与轮相切的另一边,阻力的作用点在轴心
显然动力臂为阻力臂的两倍,故依据杠杆平衡条件F=1/2G,即使用动滑轮省一半力